偏轴下轨道角动量毫米波通信系统容量分析

轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)结合毫米波进行传输可以减少波束功率损耗,提高接收信号纯度,从而增大系统容量。但其必须保证收发两端天线平行共轴对齐,否则将严重影响接收端模态检测的准确性。针对这一问题,本文首先建立了一种OAM毫米波通信系统模型,其次结合OAM模态迁移特性,对横向轴偏移情形下的系统进行了信道建模,包括理论推导偏移下的模态功率分布以及构建信道传输矩阵。进一步基于该矩阵对系统容量进行了计算分析。仿真结果表明,OAM毫米波系统容量会随着偏移距离的增大而呈现下降趋势,并最终趋于稳定。同时发现当选用的模态群组的模态值较小或模态间隔较大时,系统容量受偏移影响相对小一些。为提高偏移场景下的系统性能奠定了理论基础。